متالوژي

 

فرآيند ريخته‌گري با مدل از بين‌رونده در كشورهاي صنعتي به نام‌هاي Full mold casting، Expandable pattern casting (EPC)، Evaporative pattern castingEPC) وLost foam casting (LFC) در ايران به نام‌هاي فرآيند ريخته‌گري توپر، ريخته‌گري با مدل از بين‌رونده و يا ريخته‌گري با مدل تبخيرشونده شناخته شده است ]4[.

در اين روش مدل از جنس پلي‌استيرن منبسط شده (expanded polystyrene) EPS يا پلي متيل متاكريلات منبسط شده(expanded polymethyl methacrylate) EPMIMA ساخته مي شود ]5[. مدل فومي سپس توسط يك دوغاب حاوي مواد ديرگداز پوشش داده شده و خشك مي‌گردد و در درون يك جفت درجه توسط ماسه بدون چسب قالب‌گيري مي‌شود. براي افزايش استحكام خام معمولاً درجه را در حين پر كردن از ماسه تحت ارتعاش مكانيكي قرار مي‌دهند. مدل فومي به مجرد ورود مذاب شروع به تجزيه شدن كرده و مواد حاصل از تجزيه به درون ماسه بدون چسب نفوذ كرده و از محفظه قالب خارج مي‌شوند. در روش ريخته‌گري توپر سرعت پر شدن قالب، سرعت و نحوه انتقال حرارت درون محفظه به محيط اطراف، نحوه انجماد و احتمال ايجاد انواع عيوب ريختگي، به نحوه تجزيه فوم پليمري و خروج مواد حاصل از تجزيه بستگي دارد ]6[.

اگرچه تمام فلزات را مي‌توان از اين روش ريخته‌گري نمود اما از آن اكثراً براي ريخته‌گري آلياژهاي آلومينيوم و چدن استفاده مي‌گردد ]6[ و تقريباً تمامي مطالعات انجام شده نيز بر روي اين دو دسته از آلياژها صورت پذيرفته است.

مهم‌ترين مزاياي روش ريخته‌گري توپر در مقايسه با روش ريخته‌گري معمولي در ماسه را مي‌توان چنين خلاصه نمود ]4 و6 و 7[:

1) حذف سطح جدايش و قابليت توليد قطعات پيچيده (عدم نياز به خارج كردن مدل).

2) فرآيند قالب‌گيري بسيار ساده‌تر است.

3) كاهش اتلاف مواد اوليه و كاهش توليد مواد آلوده‌كننده محيط‌زيست: در اين روش به چسب نيازي نيست و تقريباً تمام ماسه مصرف شده به سهولت و بدون هيچ فرآيند اضافي قابل بازيابي است.

4) وجود پوشان بر سطح مدل فومي باعث افزايش دقت ابعادي، كاهش سرعت سرد شدن قطعه (و در نتيجه كاهش تاب برداشتن و ترك گرم) و افزايش قابل ملاحظه كيفيت سطحي مي‌گردد.

5) ساخت مدل فومي بسيار ساده، سريع و ارزان است. بنابراين در صورت نياز به توليد قطعاتي به صورت تك‌ريزي، كه مدل‌سازي معمولي براي آن‌ها توجيه اقتصادي ندارد، به آساني مي‌توان از اين روش استفاده نمود.

 

مدل فومي

پلي استيرن منبسط شده (EPS) ماده‌اي ترمو پلاستيك و مركب از 92% كربن و 8% هيدروژن است ]8[. اين ماده شامل يك عامل فرار و پف‌كننده هيدروكربني مانند پنتان (C₅H₁₂) است كه باعث مي‌شود ذرات پلي استيرن در اثر حرارت تا چگالي 15 كيلوگرم بر مترمكعب منبسط شود و با اين چگالي كم بتوانند علاوه بر حفظ صلبيت لازم، قالب‌هاي پيچيده را به راحتي پر نمايند.

تبديل ذرات جامد و متراكم EPS به مدل منبسط شده داراي دانسيته كم طي دو مرحله اصلي انجام مي‌شود: انبساط اوليه و قالب‌گيري. در خلال مرحله انبساط اوليه، دانه‌هاي EPS حرارت داده مي‌شوند و در نتيجه پلي استيرن ترموپلاست، نرم مي‌شود و مواد فرار موجود در دانه‌هاي پليمر تبخير شده و به تدريج در اثر افزايش درجه حرارت منبسط مي‌شوند. در اين مرحله چگالي حجمي دانه‌ها به اندازه موردنظر براي مدل نهائي مي‌رسد. سپس دانه‌هائي كه انبساط اوليه را گذرانده‌اند در داخل محفظه‌اي كه شكل نهائي مدل موردنظر را دارد وارد مي‌شوند، به طوري كه دانه‌هاي كروي تمامي زوايا و گوشه‌هاي محفظه را پر نمايند. در اثر حرارت (معمولاً ناشي از بخار آب)، دانه‌هاي كروي بيشتر منبسط شده و فضاي بين خود و همچنين گوشه‌ها را به طور كامل پر مي‌كنند. بخار آب ابتدا از يك قسمت قالب دميده شده و از منافذ سمت ديگر قالب خارج مي‌شود. سپس اين كار به طور معكوس انجام مي‌گيرد ]5[. در اثر حرارت ذرات پلاستيكي شده و به يكديگر جوش مي‌خورند و توده‌اي كفي شكل را تشكيل مي‌دهند كه تمامي محفظه قالب را پر نموده است. پس از آن مدل توسط دمش آب به ديواره‌هاي قالب يا اعمال خلاء به درون منافذ ديواره‌هاي قالب خنك شده تا فشار گاز داخل هر ذره كاهش يابد و ديواره آن سخت گردد و شكل نهائي مدل در اثر خروج از محفظه ثابت باقي بماند.

مدل‌هاي ساخته شده از EPS به مرور زمان منقبض مي‌شوند و كارخانه‌اي كه از مدل‌هاي از بين‌رونده استفاده مي‌كند بايد هنگام ساخت قالب مدل، به انقباض مدل نيز در كنار انقباض ناشي از انجماد توجه داشته باشد. مقدار و سرعت انقباض مدل‌هاي فومي به ابعاد و چگالي ذرات EPS مورد استفاده بستگي دارد. عمر دانه‌ها قبل از انبساط اوليه و قالب ‌گيري نيز ممكن است بر شدت و ميزان انقباض تأثير بگذارد ]8[. بيشتر انقباض در خلال 30 روز اول توليد مدل ايجاد مي‌گردد ]5[ و ميزان آن مي‌تواند در حدود 8/0% انقباض خطي باشد. مدل‌هاي EPMIMA داراي انقباض كمتري (25/0% انقباض خطي) هستند.

عوامل بسياري بر دقت ابعادي مدل فومي تأثير مي‌گذارد ]5[ كه از جمله آن مي‌توان به نوع پليمر مورد استفاده، مقدار و نوع مواد منبسط‌كننده، دماي بخار آب، زمان بخاردهي، سيكل سرد كردن قالب، زمان خارج كردن مدل از قالب، دماي مدل در حين خروج و زمان و دماي پايدارسازي اشاره نمود. LittLeton و همكارانش ]5[ براي انجام آزمايش‌هاي خود در اين مورد دو دستگاه براي اندازه‌گيري دقيق ابعاد فوم‌هاي توليد شده ابداع نموده‌اند.

مدل‌هاي فومي داراي چگالي‌هاي متفاوت، مقادير متفاوتي گاز در اثر تجزيه توليد مي‌كنند. هر چه چگالي مدل بيشتر باشد، حجم گاز حاصل از تجزيه فوم بيشتر خواهد بود. علاوه بر آن مدل‌هاي ساخته شده از EPMIMA گاز بيشتري نسبت به مدل‌هاي EPS در حين تجزيه توليد مي‌كنند ]9[. حجم گاز توليد شده سرعت خروج فرآورده‌هاي تجزيه از قالب و در نتيجه بر سرعت حركت مذاب در درون قالب تأثير زيادي دارد.

 

 

  

 

 

پوشان

همانگونه كه ذكر گرديد، مدل پلي استيرني قبل از قالب‌گيري در ماسه بدون چسب، توسط يك دوغاب ديرگداز پوشش داده مي‌شود. اين دوغاب پس از خشك شدن پوسته‌اي محكم را بر سطح مدل ايجاد مي‌كند.

پوشان از مواد متعددي شامل پودر ماده ديرگداز، ماده معلق‌كننده، چسب، مواد دگررواني (thixotropic) و حامل (معمولاً‌ آب) تشكيل شده است ]5[. به عنوان پودر ديرگداز معمولاً از سيليس، آلومينا، زيركن، كروميت و آلومينوسيليكات‌هاي نظير مولايت و پيروفيلايت استفاده مي‌كنند.

ذرات ديرگداز معمولاً به كمك يك چسب در خلال خشك شدن در كنار هم ثابت نگه داشته مي‌شوند تا چسبندگي و پيوستگي پوشان به سطح مدل تضمين گردد. فرآيند خشك كردن معمولاً در دماي 50 تا 60 درجه سانتيگراد و زمان 24 ساعت در خشك‌كن انجام مي‌شود ]5[. از چسب دوم براي ايجاد استحكام پس از خشك شدن و در خلال بارريزي استفاده مي‌كنند. علاوه بر اين دو چسب، پوشان معمولاً داراي مواد معلق‌كننده و خيس‌كننده است تا از خيس شدن يكنواختي دوغاب اطمينان حاصل گردد. فرمول تهيه پوشان، نحوه اعمال آن بر سطح مدل، كنترل و ثبات پوشان براي موفقيت در ريخته‌گري توپر از اهميت بسيار برخوردار است.

قابليت پوشان در عبور دادن مواد حاصل از تجزيه فوم را معمولاً نفوذپذيري (permeability) مي‌خوانند. بسته به دماي فلز مذاب ورودي، مواد حاصل از تجزيه فوم ممكن است به صورت گاز يا مايع باشند. هر دو فرآورده‌ها بايد بتوانند در زمان مناسب از پوشان عبور كنند. چدن‌هاي با دماي بارريزي حدود 1400 درجه سانتيگراد باعث مي‌شوند كه قسمت عمده مواد حاصل از تجزيه فوم به صورت گاز درآيند. بنابراين در اين حالت، نفوذپذيري پوشان از اهميت زيادي برخوردار است. دماي بارريزي آلياژهاي آلومينيوم معمولاً در حدود 750 درجه سانتيگراد است و اين باعث مي‌شود كه مواد حاصل از تجزيه فوم اكثراً به حالت مايع باشند. در اين حالت قابليت جذب مايع توسط پوشان در حد قابل قبول باشد.

ضخامت پوشان معمولاً در حد 25/0 تا 5/0 ميليمتر است. هر چه ضخامت پوشان بيشتر باشد، نفوذ پذيری آن کمتر است.

 

در هر حال نفوذپذيري پوشان به طور عمده توسط اندازه، توزيع اندازه و شكل ذرات ديرگداز موجود در پوشان تعيين مي‌گردد. Michaels Walford ]10[ با استفاده از تكنيك‌هاي پراش اشعهX و همچنين استفاده از پرتوهاي همسوي ليزر دو روش بسيار دقيق براي اندازه‌گيري ضخامت پوشان ابداع نمودند. علاوه بر آن، ضخامت پوشان را مي‌توان توسط اندازه‌گيري وزن پوشان خشك شده تعيين كرد. جزئيات اين روش را Venkataramani و همكارانش ]11[ تشريح كرده‌اند.

طبق اندازه‌گيري‌هاي انجام شده ]12[ اصولاً ديرگدازهاي پايه آلومينا به عنوان پوشان‌هاي داراي نفوذپذيري بالا و ديرگدازهاي پايه سيليسي جز پوشان‌هاي كم نفوذ شناخته مي‌شوند. Kocan ]13[ در مقاله خود، ابزاري بسيار كارآمد براي اندازه‌گيري دقيق ميزان نفوذپذيري پوشان‌ها معرفي كرده است.

هنگامي كه مذاب وارد محفظه قالب مي‌شود، مدل فومي تجزيه شده و مذاب ورودي جايگزين آن مي‌گردد. در اين حال، در اثر تشعشع حاصل از مذاب، يك فاصله خالي (gap) ما بين جبهه مذاب در حال پيشروي و فوم در حال تجزيه به وجود مي‌آيد (شكل 3). اين فاصله حاوي مخلوطي از هوا و گازهاي حاصل از تجزيه فوم است ]5[. مهم‌ترين هدف پوشش دادن سطح خارجي مدل فومي توسط دوغاب ديرگداز، نگه داشتن ماسه در زمان كوتاه بين تجزيه فوم و جايگزيني آن توسط مذاب است]14[. علاوه بر آن لايه پوشان باعث بهبود كيفيت سطحي و دقت ابعادي قطعه مي‌گردد]11[.

پس از مهم‌ترين مزيت اعمال پوشان كاهش سرعت انتقال حرارت و ايجاد نفوذپذيري است ]16[. اهميت ميزان نفوذپذيري پوشان به خوبي درك شده و تأثير آن بر عيوب ريخته‌گري به خوبي مشخص شده است ]17[. كه در قسمت‌هاي بعدي به تشريح آن پرداخته خواهد شد.

اعمال پوشان همچنين باعث كاهش ضريب انتقال حرارت كلي شده و سياليت مذاب درون قالب را افزايش مي‌دهد. Shivkumar و Mehta ]18[ در آزمايش‌هاي خود بر روي آلياژ 319 آلومينيوم تأثير ضخامت پوشان بر سياليت مذاب را بررسي نموده‌اند. جدول 1 خلاصه نتايج آن‌ها را نشان مي‌دهد.

جدول 1: تأثير ضخامت پوشان بر سياليت مذاب در داخل قالب (آزمايش مارپيچ) ][18

 

 

و نهايتاً اعمال پوشان باعث جلوگيري از تغيير شكل مدل فومي در حين قالب‌گيري و ارتعاش شده و بدين ترتيب دقت ابعادي قطعه افزايش مي‌يابد ]7[.

تجزيه مدل فومي و خروج مواد حاصله از طريق پوشان

يكي از مهم‌ترين پديده‌هاي مؤثر بر ايجاد انواع عيوب قطعات ريختگي توليد شده به روش EPS، نياز به خروج مواد حاصل از تجزيه فوم از درون قالب است. Gallois و همكارانش ]22[ نشان دادند كه پس از ورود مذاب چدن، در اثر تجزيه هر گرم از مدل EPS، 760 سانتيمتر مكعب گاز توليد مي‌شود. تعدادي از محققين نيز گزارش نمودند كه در اثر ورود مذاب آلومينيوم، حجم زيادي مواد مايع در اثر تجزيه فوم ايجاد مي‌گردد ]23[. Yang و همكارانش ]24[ نيز با قرار دادن سنسورهاي اندازه‌گيري فشار در درون قالب‌هاي EPS فشار گاز ناشي از تجزيه فوم در اثر حرارت مذاب آلومينيوم را 500-200 پاسكال اندازه گرفتند. اين عدد بسيار كمتر از فشار گاز حاصل از تجزيه توسط مذاب چدن (26000-11000 پاسكال ]24[) است. اين اختلاف به خوبي نشان مي‌دهد كه قسمت عمده مواد حاصل از تجزيه فوم در تماس با مذاب چدن به گاز و در تماس با مذاب آلومينيوم به مايع تبديل مي‌شوند.

Walling و Dantzing ]23[ جهت مطالعه مكانيزم تجزيه و خروج مواد پلي استيرن، قالب‌گيري و ريخته‌گري را در درجه‌اي از جنس پيركس انجام دادند تا بدين ترتيب بتوانند فوم در حال تجزيه را مشاهده كنند. آن‌ها آزمايش خود را براي سيستم‌هاي راهگاهي مختلف و همچنين براي هر دو آلياژ چدن (با درجه بارريزي 1350 درجه) و آلومينيوم (با درجه بارريزي 750 درجه سانتيگراد) تكرار كردند. آن‌ها مشاهدات خود را چنين تشريح مي‌كنند:

 

مذاب آلومينيوم: حذف مدل پلي‌استيرن با ذوب شدن آن آغاز مي‌گردد ]23[ و در اثر آن ساختار سلولي فوم در هم ريخته و كاهش حجمي به اندازه 50 به 1 ايجاد مي‌نمايد (شكل 4-الف). مواد مايع حاصل از ذوب فوم يا توسط جبهه انجماد به سمت جلو رانده مي‌شوند و يا به درون پوشان و سپس به درون ماسه اطراف نفوذ مي‌كنند و در اين حال حرارت درون قالب را نيز همراه با خود به درون ماسه حمل مي‌نمايند. در اين حالت فاصله هوائي قابل‌ملاحظه‌اي بين جبهه پيشروي مذاب و فوم در حال تجزيه مشاهده نگرديد.

مقدار كمي گاز نيز در جلوي جبهه انجماد توليد مي‌شود. و به صورت حباب‌هاي در درون پليمر مذاب حركت مي‌كنند. سرعت حركت مذاب در قالب حدود 80-60 ميليمتر بر ثانيه اندازه‌گيري شد كه بسيار كمتر از حداكثر سرعت در نظر گرفته شده در هنگام طراحي سيستم راهگاهي، يعني 150 ميليمتر بر ثانيه بود و اين مسئله نشان مي دهد که سرعت حرکت مذاب توسط سرعت تجزيه مدل و خروج مواد حاصل از آن كنترل مي‌گردد نه سيستم راهگاهي. اين مسئله هنگام طراحي سيستم راهگاهي از اهميت زيادي برخوردار است. هنگام استفاده از مدل‌هاي داراي چگالي بالا، سرعت حركت مذاب كمي كاهش يافت.

طبق مطالعات Ivanyuk Kobzar ]27[ در دماهاي ذوب آلومينيوم، مهم‌ترين فرآورده‌هاي توليدي به ترتيب كاهش غلظت عبارتند از: دي اكسيد كربن، بنزن، استيرن، كربن، متان و مونوكسيدكربن.

 

مذاب چدن: مذاب چدن نسبت به آلومينيوم داراي حرارت بسيار بيشتري است. اين بار نيز مدل پليمري ذوب شده و ساختار سلولي آن تخريب مي‌شود اما اين تجزيه نسبت به حالت قبل، بسيار سريع‌تر انجام مي‌گردد ]23[. حرارت بالاي مذاب باعث مي‌شود كه قسمت عمده مواد حاصل از ذوب و تجزيه فوم به گاز تبديل شوند. همچنين فاصله‌اي چند سانتيمتري نيز بين جبهه مذاب و پليمر در حال تجزيه ايجاد مي‌گردد (شكل4- ب). سرعت حركت مذاب چدن در سيستم راهگاهي (150 ميليمتر بر ثانيه) بسيار بيشتر از مذاب آلومينيوم است. اين عدد نشان‌دهنده كنترل سرعت حركت مذاب توسط سيستم راهگاهي است. از اين رو طراحي دقيق سيستم راهگاهي نقش مهمي در كنترل اغتشاش مذاب و سلامت قطعه ايفا مي‌كند.

در اين حالت نيز فرآورده‌هاي حاصل از تجزيه مواد پلي استيرني به ترتيب كاهش غلظت عبارتند از: كربن، متان، استيلن، مونوكسيدكربن و هيدروژن ]27[.

 

در روش ريخته‌گري توپر انتقال حرارت علاوه بر روش‌هاي جابجائي، همرفت و تشعشع، توسط انتقال جرم مواد گازي حاصل از تجزيه فوم نيز انجام مي‌گيرد. هنگامي كه فوم توسط فلز مذاب تجزيه مي‌شود، اختلاف فشار بين درون و بيرون محفظه قالب باعث انتقال فرآورده‌هاي گازي از ميان پوشان ديرگداز به درون دانه‌هاي ماسه مي‌گردد و اين باعث گرم شدن سريع‌تر دانه‌هاي ماسه نزديك به فصل مشترك قالب - فلز نسبت به روش ريخته‌گري معمولي مي‌شود. اين اختلاف مخصوصاً در مراحل اوليه انتقال حرارت داراي اهميت زيادي است. از آنجا كه عمق نفوذ مواد حاصل از تجزيه فوم كوتاه است. بدين ترتيب ماسه‌هاي كمي دورتر از اين منطقه به اين زودي تحت‌تأثير حرارت منتقل شده توسط اين مواد قرار نمي‌گيرند. سپس ماسه‌هاي دورتر اين مواد گازي را خنك و درون حفره‌هاي خالي مابين ذرات ماسه متراكم مي‌كند. از اين به بعد از آنجا كه ديگر پلي استيرني براي تجزيه شدن باقي نمانده است، به تدريج شيب فشار از بين رفته و سرعت حركت مواد به درون ماسه كاهش خواهد يافت. حرارت پس از اين تنها به روش‌هاي متداول جابجائي، همرفت و تشعشع از فلز در حال انجماد به درون دانه‌هاي ماسه منتقل مي‌شود. ممكن است مواد مذاب يا گازي شكل حاصل از تجزيه فوم كه در اطراف قالب متراكم شده‌اند، در اثر اين حرارت مجدداً تجزيه شوند اين «تجزيه ثانويه» باعث تشكيل لايه سياه رنگ اطراف قطعه مي‌گردد. اين پديده توسط Shiryaev و همكارانش ]26[ مورد بررسي قرار گرفته است.

بنابراين اعتقاد بر اين است كه سرعت گرم شدن ماسه‌هاي قرار گرفته در فاصله 15 ميلميتري و دورتر توسط انتقال حرارت از خود ماسه كنترل مي‌شود نه انتقال جرم و گازهاي متراكم شده، در مناطق اطراف محفظه قالب نيز به عنوان عايق حرارتي عمل كرده و نهايتاً باعث كاهش راندمان انتقال حرارت از اين منطقه و در نتيجه كاهش سرعت سرد شدن فلز درون قالب مي‌گردد.

مواد گازي حاصل از تجزيه فوم مي‌توانند به سهولت از خلل و فرج پوشان ديرگداز عبور كنند، اما مواد مايع يا مابين فلز مذاب و پوشان به دام مي‌افتند و يا به تدريج به درون منافذ پوشان نفوذ مي‌كنند ]11[. تركنندگي و نفوذ اين مواد مايع به درون پوشان در يك درجه حرارت بحراني اتفاق مي‌افتد. اين دماي بحراني به نوع و جنس پوشان بستگي دارد. خروج مواد گازي بايد قبل از رسيدن دماي مواد مايع به اين درجه حرارت بحراني (به طور نمونه حدود 300 درجه سانتيگراد) انجام گردد. در غير اينصورت مواد مايع منافذ پوشان را مسدود خواهند كرد. به هر حال پوشان بايد قدرت جذب كافي براي عبور مواد مايع حاصل از تجزيه داشته باشد ]5[.

تأثير عوامل گوناگون بر فرآيند ريخته‌گري توپر

 

1) تأثير سرعت حركت مذاب و سرعت پرشدن قالب

عوامل متعددي شامل چگالي مدل فومي، شيب چگالي فوم، دماي بارريزي مذاب، فشار متالواستاتيكي مذاب و شكل مدل بر سرعت پر شدن قالب از مذاب در ريخته‌گري توپر تأثير دارند]5[. Lawrence و Wang ]23 و 24[ نشان دادند كه نفوذپذيري پوشان ديرگداز عامل غالب بر كنترل سرعت حركت مذاب و شكل جبهه پيشروي مذاب (دو عامل مهم كنترل‌كننده انواع عيوب در ريخته‌گري توپر) است.

چنانچه سرعت حركت مذاب در قالب از حدي بيشتر شود، احتمال ايجاد عيوبي مانند تخلخل داخلي، چين سطحي (folds) و انواع عيوب سطحي افزايش مي‌يابد ]25[ و در صورتي كه سرعت حركت مذاب از حدي كمتر گردد احتمال ريزش ماسه از درجه بالائي و حتي ايجاد عيب نيامد قوت خواهد گرفت. محققين متعددي ]37-35[ به اين نتيجه رسيده‌اند كه براي اطمينان از كيفيت قطعه ريختگي، سرعت حركت مذاب در قالب توپر بايد حتماً در دامنه مشخصي قرار گيرد و ريخته‌گر بايد براي تحقق اين هدف متغيرهاي ريخته‌گري را تنظيم نمايد. در شكل 5 خلاصه نتايج M.Hill و همكارانش كه جهت بررسي تأثير سرعت حركت مذاب و سرعت پر شدن قالب تعداد 16 فلانج را از جنس آلياژ A356 آلومينيوم بارريزي نمودند، مشاهده مي‌گردد. آن‌ها براي تغيير سرعت حركت مذاب پنج متغير: نوع پوشان، چگالي فوم، دماي بارريزي، روش دمش مدل فومي و محل قرار گرفتن راهباره را تغيير دادند. انواع عيوب قطعات ريختگي به روش توپر در قسمت‌هاي بعدي اين مقاله مورد بررسي قرار گرفته‌اند.

Liu و همكارانش ]12[ مشاهده كردند كه مدل‌هائي كه از سطح يك بلوك بزرگ فومي جدا شده‌اند نسبت به مدل‌هائي كه از مركز همان بلوك جدا شده‌اند، پس از قالب‌گيري و بارريزي باعث ايجاد سرعت حركت مذاب كمتري مي‌شوند. Sun ]38[ نشان داد كه چگالي فوم و / يا ساختار دانه‌هاي فوم در ريخته‌گري آلياژ آلومينيوم بر قدرت پركنندگي قالب تأثير مي‌گذارند و عيب نيامد در مدل‌هائي كه از ديواره‌ بلوك‌هاي بزرگ جدا شده‌اند نسبت به مدل‌هائي كه از ديواره‌هاي برش‌خورده (وسط يك بلوك) جدا شده‌اند (حتي در چگالي اسمي يكسان) بيشتر ديده مي‌شود. Sun علت اين امر را اتصال بهتر دانه‌هاي سطحي فوم نسبت به دانه‌هاي عمقي اتصال بهتر